【文章內(nèi)容簡介】 便吸收更多的光能。當(dāng)它受到光的照射時，半導(dǎo)體片（光敏層）內(nèi)就激發(fā)出電子—空穴對，參與導(dǎo)電，使電路中電流增強。為了獲得高的靈敏度，光敏電阻的電極常采用梳狀圖案，它是在一定的掩膜下向光電導(dǎo)薄膜上蒸鍍金或銦等金屬形成的。一般 光敏電阻器結(jié)構(gòu)如下圖所示。光敏電阻器通常由光敏層、玻璃基片（或樹脂防潮膜）和電極等組成。光敏電阻器在電路中用字母“R”或“RL”、“RG”表示?；诒敬卧O(shè)計的要求，我選用CDS光敏電阻GL3537，其暗阻是10K。 惠斯通電橋簡介可以有電橋電路圖電橋法測量是一種很重要的測量技術(shù)。由于電橋法線路原理簡明，儀器結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，測量的靈敏度和精確度較高等優(yōu)點，使它廣泛應(yīng)用于電磁測量，也廣泛應(yīng)用于非電量測量。【4】電橋可以測量電阻、電容、電感、頻率、壓力、溫度等許多物理量。同時，在現(xiàn)代自動控制及儀器儀表中，常利用電橋的這些特點進行設(shè)計、調(diào)試和控制。 電橋分為直流電橋和交流電橋兩大類。直流電橋又分為單臂電橋和雙臂電橋，單臂電橋又稱為惠斯通電橋，主要用于精確測量中值電阻。雙臂電橋又稱為開爾文電橋，主要用于精確測量低值電阻。本次設(shè)計主要是應(yīng)用惠斯通電橋?qū)㈦娮枳兓D(zhuǎn)化成電壓變化。： 惠斯通電橋由于所選光敏電阻的暗阻是10K,當(dāng)R1=R3,R2=R4時電橋的輸出電壓靈敏度最高，稱為等臂電橋，這時電橋輸出是VOUT=R1/R1*U，所以R1，R3，R4也選用10k電阻。運放LM358簡介通過光敏電阻采集到的信號需要通過運算放大電路轉(zhuǎn)化成適合單片機處理的信號，因此用到集成運算放大器。本次設(shè)計選擇LM358運算放大器。LM358內(nèi)部包括有兩個獨立的、高增益、內(nèi)部頻率補償?shù)碾p運算放大器，適合于電源電壓范圍很寬的單電源使用，也適用于雙電源工作模式，在推薦的工作條件下，電源電流與電源電壓無關(guān)。它的使用范圍包括傳感放大器、直流增益模組、音頻放大器、工業(yè)控制、DC增益部件和其他所有可用單電源供電的使用運算放大器的場合。LM358的封裝形式有塑封8引線雙列直插式和貼片式。特性： 內(nèi)部頻率補償。直流電壓增益高(約100dB) 。單位增益頻帶寬(約1MHz) 。電源電壓范圍寬：單電源(3—30V)；雙電源(177。177。15V) 。低功耗電流，適合于電池供電。 低輸入偏流。低輸入失調(diào)電壓和失調(diào)電流。共模輸入電壓范圍寬，包括接地。差模輸入電壓范圍寬，等于電源電壓范圍。輸出電壓擺幅大（) 。 參數(shù)：輸入偏置電流45nA。輸入失調(diào)電流50nA。輸入共模電壓最大值VCC~ V。共模抑制比80dB。電源抑制比100dB。： LM358管腳圖 單片機控制系統(tǒng)方案單片機在控制過程應(yīng)用的特點是以控制理論為基礎(chǔ)的系統(tǒng)自動化控制，所以一般有較明確的系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)，有嚴謹?shù)臄?shù)學(xué)算法和較復(fù)雜的響應(yīng)過程，這主要是因為在過程控制中對速度，時間，精度有嚴格的要求，特別是對過渡過程要求是十分嚴格的。單片機在過程控制中，通常是對一個過程的直接數(shù)字控制，也即是DDC控制，很少涉及管理，其原因在于單片機的內(nèi)存容量，速度，字長都不適應(yīng)于管理目的。現(xiàn)代計算機控制系統(tǒng)中最基本的控制是DDC控制，然后才是監(jiān)視控制，管理等層次。各種層次往往采用不同結(jié)構(gòu)的計算機。在DDC 控制中適宜采用單片機。 單片機在DDC控制中有著顯著的特點。它體積小，可以做成體積極小的控制器用于一些體積不大的設(shè)備和空間有效的生產(chǎn)過程，控制過程，在現(xiàn)代化的汽車中就有不少單片機的控制器，包括點火控制，節(jié)油控制等。單片機還有溫度范圍寬，抗干擾能力強的特點，故在強電場，強磁場的工業(yè)環(huán)境中有良好的工作性能，在溫度變化范圍大的惡劣條件下仍能正常工作；在鋼鐵工業(yè)的冶煉，軋鋼過程中普遍應(yīng)用單片機進行過程控制。航天航空，軍事裝置，航海，交通設(shè)備中，單片機的應(yīng)用也越來越廣泛。本設(shè)計跟蹤控制裝置屬于典型的閉環(huán)控制系統(tǒng)，需要控制的對象是兩片感光電路板。被控量是跟蹤器的轉(zhuǎn)角位置，執(zhí)行元件是步進電機，反饋元件是光電傳感器，而步進電機的轉(zhuǎn)動狀態(tài)及傳感器的反饋信號都是在單片機控制系統(tǒng)的控制下完成的。：單片機步進電機光敏電阻輸入量控制量輸出量偏差—— 單片機控制系統(tǒng)框圖3 太陽能跟蹤控制器硬件電路設(shè)計 系統(tǒng)組成原理本系統(tǒng)由STC89C52單片機，ULN2003A,光敏電阻，TLC1543,LM358等組成。：跟蹤器步進電機驅(qū)動器單片機傳感器信號處理A/D轉(zhuǎn)換器 硬件框圖 單片機供電電源通過7805穩(wěn)壓芯片和電容的濾波作用組成5V穩(wěn)壓電路主要給單片機供電，： 5V穩(wěn)壓電路原理圖 單片機最小系統(tǒng) 單片機最小系統(tǒng)原理圖 跟蹤器設(shè)計： 跟蹤器原理圖 A/D采集電路設(shè)計TLC1543三個控制輸入端CS,I/O,CLOCK,ADDRESS和一個數(shù)據(jù)輸入端DATAOUT遵循串行外設(shè)接口SPI協(xié)議，要求微處理器具有SPI接口。但本次設(shè)計中采用51系列單片機中未置SPI接口，需要通過軟件模擬SPI協(xié)議以便和TLC2543接口。，。本次設(shè)計只使用兩個通道 ，即A1和A2，因此通道地址為0000B和0001B。REF+接5V電源，REF接地。： A/D采集電路原理圖單片機軟件編程可以使復(fù)雜的控制過程實現(xiàn)自動控制和精確控制，避免了失步、振蕩等對控制精度的影響；用軟件代替環(huán)形分配器，通過對單片機的設(shè)定，用同一種電路實現(xiàn)了多相步進電機的控制和驅(qū)動，大大提高了接口電路的靈活性和通用性；單片機的強大功能使顯示電路、鍵盤電路、復(fù)位電路等外圍電路有機的組合，大大提高系統(tǒng)的交互性。 IN1IN4 輸入端，經(jīng)ULN2003A 放大和倒相后的輸出脈沖信號驅(qū)動步進電機作相應(yīng)的作。ULN2003A的 COM 端和步進電機的 COMCOM2 連接到 VCC。： 調(diào)整單片機輸出的步進脈沖頻率的方法： A、軟件延時方法 改變延時的時間長度就可以改變輸出脈沖的頻率，但這種方法使 CPU 長時間等待，無法進行其它工作，因此沒有實用價值。在單獨進行步進電機的演示時可以采用。 B、定時器中斷方法 在中斷服務(wù)子程序中進行脈沖輸出操作，調(diào)整定時器的定時常數(shù)就可以實現(xiàn)調(diào)速。這種方法占用 CPU 時間較少，是一種比較實用的調(diào)速方法。 用單片機對步進電機進行速度控制，實際上就是控制每次換相的時間間隔。升速時，使脈沖頻率逐漸升高，降速時則相反。本設(shè)計采用方案B。 ULN2003A驅(qū)動步進電機模塊原理圖圖太小，看不清，此圖可以放大放在附錄中，或者只要電機與單片機的接口部分，別的不要。針對性強，去掉一部分圖，此圖還可以擴大些。4 太陽能跟蹤控制器軟件設(shè)計 程序流程圖：Y開始定時器初始化鍵盤掃描NUM=1?步進電機起動起動步進電機停止兩路A/D采集adc1adc2步進電機反轉(zhuǎn)步進電機停止步進電機正轉(zhuǎn)adc1adc2NYNN是N 流程圖？ 太陽能跟蹤控制器程序設(shè)計 主函數(shù) 定義鍵值num，adc1和adc2作為A/D兩通道輸出結(jié)果，程序一開始進行定時器1的初始化，即設(shè)置定時時間，打開總中斷和定時中斷。開始時步進電機處于停止狀態(tài)。void main(void) { uchar num。 uint adc1=0。 uint adc2=0。Init_Timer1()。 Coil_OFF。在循環(huán)中調(diào)用按鍵掃描函數(shù)，并進行判斷。若值為1，則停止標志置0，表示步進電機起動；若值為2，則停止標志置1，表示步進電機停止。 while(1) { num=KeyScan()。 //循環(huán)調(diào)用按鍵掃描 if(num==1) { StopFlag=0。 } else if (num == 2) { Coil_OFF。 StopFlag=1。 }分別采集通道1和通道2 ，并比較采集結(jié)果，來決定正反轉(zhuǎn)標志。若兩通道采集結(jié)果相等，表示跟蹤上太陽光的位置，步進電機停止轉(zhuǎn)動。 adc1 = AD_1543(0x00)。 adc2= AD_1543(0X02)。 if (adc1 adc2) flag = 0。 else if(adc1 adc2) flag = 1。 else Coil_OFF。 }} 定時器1中斷初始化函數(shù)void Init_Timer1(void){使用模式1，16位定時器，使用|符號可以在使用多個定時器時不受影響 TMOD |= 0x10。 給定初值，定時時間是65536usTH1=0。 TL1=0。 總中斷打開，定時器1中斷打開，定時器1開關(guān)打開，定時器1優(yōu)先級設(shè)為最高EA=1。ET1=1。TR1=1。PT1=1。} 延時函數(shù)大約延遲1s。void DelayUs2x(unsigned char t){ while(t)。}void DelayMs(unsigned char t){ while(t) { DelayUs2x(245)。 DelayUs2x(245)。 }} 按鍵掃描函數(shù) 由于鍵盤按下時，會產(chǎn)生抖動現(xiàn)象，所以要先消抖，這里采用軟件消抖的方法，通過延時10ms后，再次判斷按鍵是否按下，若確實按下，再執(zhí)行相應(yīng)賦鍵值操作；若沒被按下，則為抖動，賦鍵值為0。unsigned char KeyScan(void){ Unsigned char keyvalue。 if(KeyPort!=0xff) { DelayMs(10)。 if(KeyPort!=0xff) { keyvalue=KeyPort。 while(KeyPort!=0xff)。 switch(keyvalue) { case 0xfe:return 1。break。 case 0xfd:return 2。break。 default:return 0。break。 } } } return 0。} 定時器1中斷子程序控制步進電機正反轉(zhuǎn)void Timer1_isr(void) interrupt 3 using 1{ static unsigned char i,j。 TH1=0。 TL1=0。先判斷啟停標志，若是起動狀態(tài)，再判斷正反轉(zhuǎn)標志。若為正轉(zhuǎn)，則按ABCD循環(huán)的相序依次導(dǎo)通；若為反轉(zhuǎn)，則按DCBA循環(huán)的相序依次導(dǎo)通。時間間隔為定時器1的都定時時間。 if(!StopFlag) { if(flag) //正轉(zhuǎn) { switch(i) { case 0:Coil_A1。i++。break。 case 1:Coil_AB1。i++。break。 case 2:Coil_B1。i++。break。 case 3:Coil_BC1。i++。break。 case 4:Coil_C1。i++。break。 case 5:Coil_CD1。i++。break。 case 6:Coil_D1。i++。break。 case 7:Coil_DA1。i++。break。 case 8:i=0。break。 default:break。 } } else //反轉(zhuǎn) { switch(j) { case 0:Coil_DA1。j++。break。 case 1:Coil_D1。j++。break。 case 2:Coil_CD1。j++。break。 case 3:Coil_C1。j++。break。 case 4:Coil_BC1。j++。break。 case 5:Coil_B1。j++。break。 case 6:Coil_AB1。j++。break。 case 7:Coil_A1。j++。break。 case 8:j=0。break。 default:break。 }}}} TLC1543采集函數(shù) n為命令字，控制通道，輸出數(shù)據(jù)長度，輸出格式，極性選擇。int AD_1543(uchar n){ data uchar i,j。 idata union { uchar ch[2]。